НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСТ Р 54213- 2010 (CEN/TS 15290:2006)

Биотопливо твердое

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКРОЭЛЕМЕНТОВ

CEN/TS 15290:2006
Solid biofuels - Determination of major elements
(MOD)

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский центр стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ» (ФГУП «ВНИЦСМВ») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 179 «Твердое минеральное топливо»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 декабря 2010 г. № 1012-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к европейскому региональному документу СЕН/ТС 15290:2006 «Биотопливо твердое. Определение макроэлементов» (CEN/TS 15290:2006 «Solid biofuels - Determination of major elements») путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей, ссылок), которые выделены в тексте курсивом

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Содержание

Введение

Элементы, называемые в настоящем стандарте макроэлементами твердого биотоплива, в большей степени являются макроэлементами золы топлива, чем самого топлива. Сведения о содержании этих элементов в топливе могут быть полезными для прогнозирования поведения золы, т. е. для прогнозирования процесса шлакообразования при сжигании топлива. Следует иметь в виду, что повышенное содержание некоторых элементов может свидетельствовать о загрязнении топлива песком или землей.

В настоящем стандарте описан химический метод определения макроэлементов. В качестве альтернативного может быть использован метод рентгено-флуоресцентной спектрометрии (XRF) при наличии подходящих стандартных образцов биомассы.

ГОСТ Р 54213-2010
(CEN/TS 15290:2006)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Дата введения - 2012-07-01

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы определения таких макроэлементов, как алюминий (Al), кальций (Са), железо (Fe), магний (Мg), фосфор (Р), калий (К), кремний (Si), натрий (Na) и титан (Ti) в твердом биотопливе или в его золе. Данными методами могут быть также определены барий (Ва) и марганец (Мn).

Стандарт состоит из двух частей: в части А приведен метод прямого определения макроэлементов в биотопливе. Этот метод применим также для определения в топливе серы и микроэлементов. В части Б приведен метод определения макроэлементов в золе биотоплива, полученной при 550 °С.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 51309-99 Вода питьевая. Определение содержания элементов методами атомной спектрометрии

ГОСТ Р 51760-2001 Тара потребительская полимерная. Общие технические условия

ГОСТ Р 52501-2005 (ИСО 3696:1987) Вода для лабораторного анализа. Технические условия

ГОСТ Р 53228-2008 Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания

ГОСТ Р 54185-2010 (ЕН 14775:2009) Биотопливо твердое. Определение зольности

ГОСТ Р 54211-2010 (ЕН 14774-3:2009) Биотопливо твердое. Определение содержания влаги высушиванием. Часть 3. Влага аналитическая

ГОСТ Р 54212-2010 (CEN/TS 14780:2005) Биотопливо твердое. Методы подготовки проб

ГОСТ Р 54219-2010 (ЕН 14588:2010) Биотопливо твердое. Термины и определения

ГОСТ 4461-77 Реактивы. Кислота азотная. Технические условия

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 9656-75 Реактивы. Кислота борная. Технические условия

ГОСТ 10484-78 Реактивы. Кислота фтористоводородная. Технические условия

ГОСТ 10929-76 Реактивы. Водорода пероксид. Технические условия

ГОСТ 13867-68 Продукты химические. Обозначение чистоты

ГОСТ 23268.6-78 Воды минеральные, питьевые, лечебные, лечебно-столовые и природные столовые. Методы определения ионов натрия

ГОСТ 23268.7-78 Воды минеральные, питьевые, лечебные, лечебно-столовые и природные столовые. Методы определения ионов калия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины и определения по ГОСТ Р 54219.

4 Обозначения и сокращения

4.1 Обозначения

Al - Алюминий	Мg - Магний	Si - Кремний
Cа - Кальций	P - Фосфор	Na - Натрий
Fe - Железо	K - Калий	Ti - Титан

4.2 Сокращения

4.2.1 ICP-OES - оптическая эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой.

4.2.2 ICP-MS - масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой.

4.2.3 FAAS - пламенная атомно-абсорбционная спектрометрия.

4.2.4 FES - пламенная эмиссионная спектрометрия.

5 Сущность метода

Пробу твердого биотоплива (часть А) или золы биотоплива, полученной при 550 °С (часть Б), разлагают в закрытом сосуде под воздействием химических реактивов, температуры и давления.

В полученном растворе макроэлементы определяют следующими методами: оптической эмиссионной спектрометрией с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES), масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) или пламенной атомно-абсорбционной спектрометрией (FAAS).

6 Реактивы

6.1 Общие положения

Все реактивы должны иметь степень чистоты не менее ч. д. а. по ГОСТ 13867. Если в пробе определяют также микроэлементы, степень чистоты реактивов должна быть выше.

6.2 Вода второй степени чистоты по ГОСТ Р 52501. Дистиллированную воду по ГОСТ 6709 дважды перегоняют в аппаратуре из кварцевого стекла или подвергают деионизации.

В соответствии с требованиями ГОСТ Р 52501 воду второй степени чистоты хранят в герметически закрытой таре из полиэтилена высокого давления или полипропилена по ГОСТ Р 51760.

6.3 Кислота азотная (HNO₃) по ГОСТ 4461, раствор 65 % (масс.) плотностью р₂₀ = 1,40 г/см³.

6.4 Водорода пероксид (Н₂O₂), раствор 30 % (масс.) плотностью р₂₀ = 1,11 г/см³ по ГОСТ 10929.

6.5 Кислота фтористоводородная (плавиковая) (HF) по ГОСТ 10484, раствор 40 % (масс.) плотностью р₂₀ = 1,13 г/см³.

ВНИМАНИЕ - Плавиковая кислота может быть опасна для здоровья.

6.6 Борная кислота (Н₃ВО₃) по ГОСТ 9656, раствор 4 % (масс).

7 Оборудование и требования к нему

7.1 Нагревательное оборудование, подходящее для использования при разложении проб. Сушильный шкаф с электронагревом или другой нагревательный блок, обеспечивающие температуру (220 ± 10) °С.

7.2 Микроволновая печь, предназначенная для лабораторного использования, оснащенная устройством для контроля температуры.

7.3 Сосуды для разложения проб.

Банки из фторопласта, способные выдерживать температуру разложения пробы.

7.4 Весы ГОСТ Р 53228 с точностью взвешивания до 1 мг.

7.5 Пластиковые мерные колбы.

8 Подготовка пробы

Проба для испытаний представляет собой аналитическую пробу с максимальным размером частиц 1 мм, приготовленную в соответствии с ГОСТ Р 54212.

Результаты испытаний рассчитывают на сухое состояние топлива. Одновременно из отдельной навески пробы определяют массовую долю влаги аналитической пробы по ГОСТ Р 54211.

9 Проведение испытания

9.1 Разложение проб

Примечание - При разложении проб в присутствии фтористо-водородной кислоты возможно образование летучих соединений.

9.1.1 Часть А: прямое определение из топлива

Пробу топлива разлагают в закрытом пластиковом сосуде (см. 7.3). Разложение проводят в сушильном шкафу, нагревательном блоке (см. 7.1) или микроволновой печи (см. 7.2). Для этого:

- навеску измельченной и тщательно перемешанной пробы массой 500 мг помещают в сосуд для разложения. В сосуд добавляют 3,0 см³ Н₂O₂ (6.4), 8,0 см³ HNO₃ (см. 6.3) и 1,0 см³ HF (см. 6.5). Содержимое сосуда осторожно перемешивают и через 5 мин (после того, как пройдет реакция) закрывают крышкой;

- нагрев сосуда производят постепенно. Динамика нагрева должна быть следующей:

а) в сушильном шкафу или нагревательном блоке^*:

^* Указанная температура относится к нагревательному прибору (например, к сушильному шкафу).

1) в течение 1 ч нагревают до 220 °С со скоростью 3,33 °С/мин;

2) выдерживают в течение 1 ч при 220 °С;

б) в микроволновой печи^**:

^** Указанная температура относится к раствору.

1) в течение 15 мин нагревают до 190 °С со скоростью 11,33 °С/мин;

2) выдерживают в течение 20 мин при 190 °С;

- после охлаждения до комнатной температуры сосуд открывают, добавляют в него 10 см³ Н₃ВO₃ (6.6) для нейтрализации HF. Снова закрывают сосуд и нагревают в следующем режиме:

а) в сушильном шкафу или нагревательном блоке*:

1) нагревают как можно быстрее до 180 °С;

2) выдерживают в течение 15 мин при 180 °С;

б) в микроволновой печи**:

1) нагревают как можно быстрее до 150 °С;

2) выдерживают в течение 15 мин при 150 °С;

- после охлаждения раствор из сосуда для разложения переносят в мерную колбу. Сосуд для разложения несколько раз тщательно промывают водой (6.2), сливая воду в туже мерную колбу. Вместимость мерной колбы зависит от используемого метода определения. Доливают воду до метки.

Примечание - Некоторые сосуды из фторопласта не выдерживают температуру выше 170 °С. В этом случае разложение проводят при меньшей температуре, выдерживая пробу при этой температуре более длительное время. Проверку правильности результатов, полученных в таких условиях, осуществляют, проводя в этих же условиях анализ стандартного образца биомассы, близкого по составу анализируемой пробе биотоплива, и сравнивая полученные результаты с паспортными значениями.

9.1.2 Часть Б: определение из золы, полученной при 550 °С

Золу для испытания получают, нагревая пробу до 550 °С и одновременно определяя ее зольность при этой температуре в соответствии с ГОСТ Р 54185.

Дальнейшие процедуры разложения золы аналогичны процедурам, которые используют для разложения топлива:

- навеску тщательно перемешанной золы массой 50 мг помещают в сосуд для разложения. В сосуд добавляют 2,0 см³ Н₂O₂ (см. 6.4), 3,0 см³ HNO₃ (см. 6.3) и 0,75 см³ HF (см. 6.5). Содержимое сосуда осторожно перемешивают и через 5 мин (после того, как пройдет реакция) закрывают крышкой;

- пробу разлагают, используя один из режимов нагрева, описанных в пункте 9.1.1;

- после охлаждения до комнатной температуры сосуд открывают, добавляют в него 7,5 см³ Н₃ВO₃ (см. 6.6) и 20 см³ воды (см. 6.2) для нейтрализации HF;

- снова нагревают пробу, используя один из режимов нагрева для нейтрализации (см. 9.1.1);

- после охлаждения раствор из сосуда для разложения переносят в мерную колбу. Сосуд для разложения несколько раз тщательно промывают водой (см. 6.2), сливая воду в ту же мерную колбу. Вместимость мерной колбы зависит от используемого метода определения. Доливают воду до метки.

Примечание - Разложение золы следует проводить сразу же после ее получения. При хранении золы существует риск поглощения ею влаги.

9.2 Методы определения

Для измерения концентраций Al, Са, Fe, Mg, Р, К, Si, Na и Ti используют следующие методы: ICP-OES, ICP-MS, FAAS, FES. Эти и другие методы регламентированы в ГОСТ Р 51309, ГОСТ 23268.6, ГОСТ 23268.7.

9.3 Холостой опыт

Проводят холостой опыт в соответствии с процедурами, описанными в 9.1.1, 9.1.2 и 9.2, но без навески пробы. Результат холостого опыта позволяет оценить содержание определяемых элементов в реактивах и любые загрязнения, попадающие от оборудования и из воздуха лаборатории. Содержание этих загрязнений не должно быть большим.

Примечание - Количественно незначимым считают массовую долю элемента в растворе холостого опыта, составляющее менее 20 % от содержания элемента в растворе пробы.

10 Обработка результатов

Результат испытания представляет собой среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений. Результаты испытаний могут быть пересчитаны на различные состояния топлива.

Массовую долю элемента в сухой пробе биотоплива Э^d, выраженную в мг/кг, рассчитывают по формулам:

- при определении из биотоплива

(1)

- при определении из золы биотоплива

(2)

где с_э - концентрация элемента в растворе пробы, мг/дм³;

с_э.о - концентрация элемента в растворе холостого опыта, мг/дм³;

V - объем раствора пробы, см³;

т - масса навески биотоплива, отобранная для испытания, г;

m_А - масса навески золы биотоплива, полученной при 550 °С, отобранная для испытания, г;

W^a - массовая доля влаги в аналитической пробе биотоплива, %;

А^а - зольность аналитической пробы биотоплива при 550 °С, %.

11 Протокол испытаний

Протокол испытаний должен содержать следующую информацию:

а) ссылку на настоящий стандарт;

б) результаты испытаний с указанием, на какое состояние топлива они выражены;

в) идентификационные данные лаборатории и дату проведения испытаний;

г) идентификацию исследуемой пробы;

д) проводившиеся при испытаниях процедуры, не описанные в данном стандарте или необязательные;

е) любые особенности, отмеченные в ходе испытаний.

Приложение А
(справочное)

Коэффициенты пересчета определяемых концентраций с элемента на оксид элемента

При необходимости выразить состав золы твердого биотоплива, полученной при 550 °С, в виде массовых долей в золе оксидов макроэлементов используют следующие коэффициенты пересчета массовых долей элементов на содержания оксидов:

Al ® AI2O3	1,89
Са ® СаО	1,40
Fe ® Fe2O3	1,43
Mg ® MgO	1,66
P ® P2O5	2,29
K ® K2O	1,20
Si ® SiO2	2,14
Na ® Na2O	1,35
Ti ® TiO2	1,67